Entendendo a aderência de um kart: aceleração e frenagem
Amigo kartista, durante as próximas três semanas iremos trabalhar artigos técnicos relativos a "aderência de um kart" nas pistas, com um conteúdo e embasamento teórico e práticos. Nesta primeira semana, o foco será: Aceleração e Frenagem.
Uma vez li em um artigo que o segredo da velocidade de um carro de corrida encontra-se nos pneus. Achei estranha aquela afirmação pois sempre pensei que a velocidade estaria relacionada com a potência do motor. À medida que lia o texto fui percebendo que a velocidade depende da aderência na aceleração, na frenagem e nas curvas. De nada adianta um motor potente, se os pneus não transferem sua força para a pista. E a aderência não afeta apenas a aceleração – a distância de frenagem depende em sua maior parte, da aderência dos pneus. O mesmo podemos falar do raio de curva – quanto maior a aderência, menor é o raio de curva possível.
Vou procurar explicar aqui o que acontece naquela pequena área de contato entre o pneu e a pista, as causas para a aderência e perda de aderência e, finalmente, sobre suas conseqüências. Estas explicações são especialmente valiosas para se compreender o que acontece com o kart em pista molhada, quando a aderência dos pneus é muito reduzida.
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O pneu é feito de uma combinação de borracha, polímeros, óleos e carbono, reforçado por cabos de aço e nylon. Sua aderência depende de sua composição. Quando o pneu gira sobre a superfície de uma pista, para cada pequeno momento desta rotação, há o contato de uma pequena área deste pneu com a pista. É nesta pequena área que acontece a aderência. A fricção entre o pneu e a pista é a responsável por evitar que a roda gire em falso, permitindo que o kart se movimente para frente. Esta fricção é produzida quando um peso, forçando a roda para baixo, gera resistência ao giro do pneu. Existe uma força máxima que é gerada pela fricção do pneu com a pista e se ela é excedida, o pneu gira em falso, derrapa. O valor numérico desta taxa de resistência a um peso é chamado de Coeficiente de Fricção (CF) do pneu. Todo pneu tem um CF correspondente à sua aderência e um CF maior significa maior aderência. Entretanto, é importante perceber que, além de um CF alto, a aderência do pneu depende do peso que o força contra a pista.
O conjunto do piloto e kart apresenta um centro de gravidade localizado a uma certa distância acima da pista e mais próximo do eixo traseiro do que do dianteiro. Como as forças de aceleração, frenagem e aquelas relacionadas com curvas não passam através do centro de gravidade e sim encontram-se no local de fricção dos pneus com a pista, elas causam um torque em torno do centro de gravidade. Este torque gera sempre uma Transferência de Peso entre as rodas, como veremos adiante.
Tendo em vista que o motor de um kart encontra-se sobre o eixo traseiro e que o acento do piloto está próximo deste mesmo eixo, a maior parte do peso do conjunto piloto/kart, quando não submetido a aceleração, encontra-se sobre as rodas traseiras. À medida que a aceleração aumenta, há uma diminuição do peso sobre as rodas dianteiras e um aumento do peso sobre as rodas traseiras. Ou seja, a aceleração provoca uma Transferência de Peso para as rodas traseiras, permitindo uma maior aderência nas mesmas. O máximo de aceleração possível é determinado pelo ponto em que o limite de tração das rodas traseiras é atingido. A partir deste ponto, a aceleração é tão forte que não há tração entre o pneu e a pista, e a roda gira em falso.
A perda de tração das rodas dianteiras ocorre a uma menor força de aceleração e deve-se a falta de peso sobre as mesmas. Ela causa a perda de dirigibilidade. Em casos extremos, como nos “dragsters” e nos tratores, as rodas dianteiras chegam a levantar-se do solo. No kart, a perda de tração por excesso de força de aceleração, seja nas rodas dianteiras ou traseiras, normalmente só ocorre quando a pista está molhada.
Durante a frenagem ocorre uma situação semelhante, mas inversa à da aceleração, especialmente porque no kart a frenagem é submetida apenas sobre as rodas traseiras. A desaceleração também causa um torque em torno do centro de gravidade, porém, este deve-se a uma força no sentido contrário àquele da direção de movimento do kart. Como este torque ocorre no sentido contrário ao da aceleração, a Transferência de Peso dessa vez é para as rodas dianteiras, gerando um aumento do peso e permitindo uma maior aderência destas rodas. À medida que a desaceleração aumenta, há uma diminuição do peso sobre as rodas traseiras e um aumento do peso sobre as rodas dianteiras.
O máximo de desaceleração possível é determinado pelo ponto em que o limite de tração é atingido nas rodas traseiras. Neste ponto, a desaceleração é tão forte que o peso sobre as rodas traseiras não é suficiente para proporcionar tração entre o pneu e a pista, e a roda desliza ou até mesmo trava.
Deslizamentos dos pneus podem ser medidos em percentual e o máximo possível encontra-se em torno dos 15%. Freando antes de uma curva, a redução da velocidade da roda em 15% pode dar a tração máxima para entrar na curva. Pisar mais forte no freio significa levar os pneus a excederem o limite de tração e fazerem com que as rodas comecem a deslizar, o que obviamente limita a frenagem. Pisar ainda mais forte faz com que as rodas travem.
Na saída da curva, pisar muito forte no acelerador pode gerar a patinação dos pneus, ao invés da tração desejada, o que limita a aceleração. O controle da frenagem, da aceleração, a sensibilidade para o reconhecimento dos limites de aderência, e saber manter-se nestes limites, é que permitem pilotar na velocidade máxima.
Compilado de:
- The Physics of Motorsport, de Richard Bower
http://www.dur.ac.uk/~dph0rgb/PoM/pom/pom.htm
- Tech Series, de Ruth Wolf
http://thunval.com/racing/trailer/tech_series/tech1.htm
- Kart Steering, Physical Forces and Setup - Theory and Practice, de James Hughes
http://www.karting.co.uk/KandK/Tech/KartSetup.html
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